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高增益、广覆盖、降功耗:解码粤海信新一代龙伯透镜天线
通信产业网|2019-12-03 12:31:58
作者:高超来源:通信产业网

【通信产业网讯】(记者 高超)高能耗一直是困扰5G发展的一大难题,特别是当前5G基站的功耗相当于4G基站的2.7倍,给运营商部署5G带来极大的资金压力,那么有什么办法能够降低5G基站的功耗,进而加快5G网络的部署呢?

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12月2日,佛山市粤海信通讯有限公司发布的5G新一代龙伯透镜天线,或许会成为运营商部署5G的新选项。

在同日举行的新产品发布会上,粤海信创始人李静指出,新一代龙伯透镜天线是一次技术革新,它将为社会和新一代通信、信息产业创造美好的经济效益,为运营商降本增效。同时龙伯天线也将为天线产业带来二次增长,产业腾飞。粤海信龙伯透镜天线将为5G时代,为数字化经济做出更大贡献。

据了解,粤海信是国内重要的天线制造商之一,目前旗下拥有龙伯透镜天线、巴特勒多波束天线、赋型天线、美化天线等多款创新产品。不仅如此,粤海信还可以根据客户的个性化需求和应用场景,提供定制化产品和解决方案。

什么是龙伯透镜天线?

龙伯透镜由R. K. 龙伯(R. K.Luneberg)于1944年基于几何光学法提出的概念,是一种折射率不均匀的介质透镜。而利用这一概念设计的龙伯透镜天线是一种用于空间波束形成和多波束大规模多输入多输出系统的超材料薄平面透镜天线。

粤海信总经理郑洪振表示,新一代龙伯透镜天线具有高速、低时延、大容量、高增益、重量轻等特点,与传统非透镜天线相比,波束一致性好,旁瓣低,边缘滚降更陡峭,波束及广播波束合成所有波束等幅同相馈电,形成宽波束广播。同时,用一个时隙即可实现下行广播由于有功率合成增益,广播覆盖与业务覆盖范围相同。另外,用循环广播方式向每个波束分时发送下行广播。

为什么研发龙伯透镜天线?

在无线通信领域,龙伯透镜天线的概念早已提出,但是至今并没有得到广泛应用。

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为此,粤海信技术专家芦永超表示,自然界中的材料和高分子合成材料,由于材料密度和介电常数的限制,不能充分满足龙伯透镜电性能和重量的要求,必须研究出密度小、可设计介电常数的新材料,才能制造出符合工程应用的龙伯透镜天线。

正因为龙伯透镜天线制造工艺较复杂,目前涉足这一领域的厂商并不多,而且大多数技术都掌握在国外厂商手里。芦永超表示,为了打破垄断,粤海信提出了自主研发超材料龙伯透镜天线的目标。

如今,粤海信开发出了新一代复合超材料龙伯透镜,创新成果填补了国内的空白,达到国际领先水平。据悉,粤海信已经缇欧交了多项龙伯透镜天线专利,且部分已经公开,并受专利保护。而此次粤海信共发布了2波束4口龙伯透镜天线、3波束6口龙伯透镜天线等6款新产品。

郑洪振指出,粤海信研发的新一代复合超材料龙伯透镜解决了当前透镜天线面临的四大难点。

首先,解决了解决透镜的材料问题,实现介电常数灵活可控,支持300MHz~80GHz频段;其次,解决了透镜的重量问题,实现材料比重大幅度降低,直径400mm的天线仅重1.5KG;再次,解决透镜的生产问题,粤海信的透镜成型工艺成熟、相关设备稳定,目前已实现80%自动化生产;最后,解决了透镜的质量问题,目前粤海信的相关设备研发已经结束,能够满足批量生产要求,第一阶段产量可以达到200个/天。

龙伯透镜天线能给5G带来什么?

西安电子科技大学教授赵鲁豫认为,5G能够接近或达到光纤传输的高速,具有低时延特性能够达到实时互动,具备更可靠的性能,支持更多的应用场景,这就对通信设备提出了较高的要求,比如具备多波束能力,需要高性能天线与射频,以及新体制新形态的天线,这就让龙伯透镜天线有了用武之地。

首先,与采用传统的巴特勒矩阵加相控阵技术制造的天线相比,龙伯透镜天线较适合用作多波束天线。粤海信技术专家尚春辉表示,以5波束天线为例,巴特勒矩阵加相控阵技术天线的辐射单元有100个左右,馈电网络极为复杂,而龙伯透镜天线只需要5个辐射单元,使得天线的可靠性大大提高,能耗大幅降低,对称波束的隔离度也更高。不仅如此,粤海信开发的龙伯透镜天线因采用特殊材料,重量仅为传统天线的1/10。

其次,龙伯透镜天线能够实现更大的增益,进而实现更远的覆盖。众所周知,5G基站的能耗很高。

在日前召开的一次会议上,中国电信技术创新中心副主任杨峰义表示,4G系统典型的基站功耗月1300瓦,5G基站典型功耗在3500瓦左右。同样覆盖目标情况下,5G基站数量将达到4G的3-4倍,这样5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上。

在当前技术条件和频率下,如果增加单一基站的覆盖范围,降低整体基站密度,将对降低5G网络能耗起到较大的作用。据了解,此前多个项目试点表明,与传统天线相比,龙伯透镜天线的覆盖范围增加400m~600m,覆盖优良比增加一倍。

因此,在5G网络部署中,龙伯透镜天线在楼宇较多的高容量热点地区、郊区与城乡结合部、超长大桥、隧道、高铁沿线等需要高增益远覆盖的场景拥有更广泛的应用。

龙伯透镜天线的发布,使得中国在天线领域的研发有了新的突破,但是对于5G部署与应用前景而言,这还远远不够,需要更多的合作伙伴参与,共同打造一个生态体系。正因此,粤海信与京信通信技术(广州)有限公司、中天通讯技术有限公司等合作伙伴签署协议,共同开拓粤海信龙伯透镜天线在5G移动网络基础设施建设、车联网等产业的布局,加速5G建设。

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责任编辑:高超

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